大功率光伏阵列模拟器的研究

发布时间：2017-11-26 12:23

  本文关键词：大功率光伏阵列模拟器的研究

  更多相关文章： 模拟器 模糊PID I-V特性曲线 并联均流

【摘要】：使用太阳能光伏电池模拟器代替实际光伏电池阵列进行光伏发电系统的实验研究,可以大大缩短研发周期,降低开发成本,提高研发效率以及实验数据的可信度。随着光伏发电功率等级的逐步提高,光伏发电系统技术的研究工作将变得越来越棘手。因此,大功率光伏电池阵列模拟器的研究已显得尤为重要。本文首先介绍了太阳能光伏系统的整体架构及各部分的功能,分析了光伏电池的工作原理、等效电路及其工程数学模型,搭建了相应的仿真模型。对光伏电池在标准外界环境和变环境条件下的I-V、P-V特性曲线进行了仿真实验,为模拟器系统的研究奠定了良好的基础。本文所设计的模拟器系统单模块主电路采用单级Boost型DC/DC拓扑结构。它具有结构简单,在完成DC/DC电压变换的同时能够实现高功率因数校正等优点。详细地分析了主电路的工作原理及工作过程,对重要参数进行了设计计算。对多模块并联均流实现大功率输出的可行性做了理论上的研究与分析。针对模拟器的两种智能控制算法-模糊控制算法、模糊PID控制算法进行了研究,并根据本文设计的模拟器系统设计了相应的模糊PID控制器。该模糊PID控制算法综合了PID控制算法和模糊控制算法各自优点,使模拟器具有较快的响应速度和精准的追踪效果。通过光伏电池工程数学模型将采集到的模拟器输出电压信号转换为模拟器参考输出电流,与模拟器实际输出电流作比较,得出电流误差信号并微分得出误差改变量,作为模糊控制器的输入,经过模糊控制器的处理得到PID控制器三参数的改变量并对PID初始参数值进行调整,进一步得到控制模拟器输出特性的开关占空比,从而实现对光伏电池输出特性的模拟跟踪。为了检验多模块并联主电路设计的有效性及算法的优越性,建立了Matlab、 Psim联合仿真电路模型。对模拟器双模块并联系统的静态特性和负载、环境突变时的动态特性进行了仿真实验验证。仿真结果表明本文所采用的并联主电路拓扑结构及算法能够快速准确地追踪参考工作点的变化,实现各种环境条件下太阳能电池特性曲线的完整模拟。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TM914.4

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本文编号：1229788